Lezione 2 Chiamate di procedura e risposta alle interruzioni

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1 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 2 Lezione 2 Chiamate di procedura e risposta alle interruzioni Sistemi Operativi I Modulo 1 - Architettura del Calcolatore Unità didattica 1 - Architettura e funzionamento dei sistemi di elaborazione Vincenzo Piuri Università degli Studi di Milano - SSRI - CDL ONLINE Sommario Chiamata di procedura Come avviene? Come si usa lo stack? Risposta alle interruzioni Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 1

2 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 2 Chiamata di procedura Realizzazione della chiamata di procedura (1) PROCEDURA CHIAMANTE PROCEDURA CHIAMATA... /* carica sullo stack i valori /* attuali dei parametri formali /* salva sullo stack il riferimento /* al contesto di attivazione /* della procedura chiamante PUSH BP /* individua il contesto /* di attivazione della procedura /* da chiamare MOVE BP, SP /* attiva la procedura CALL MIA_PROCEDURA; /* crea le variabili locali /* esegue la procedura Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 2

3 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 2 Realizzazione della chiamata di procedura (2) PROCEDURA CHIAMANTE PROCEDURA CHIAMATA /* ripristina il contesto /* di attivazione della procedura /* chiamante POP BP /* rimuove dallo stack i valori /* attuali dei parametri formali /* ritornando al contesto /* di attivazione della procedura /* chiamante... /* rimuove le variabili locali /* ritorna alla procedura chiamante Realizzazione della chiamata di procedura (3) Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 3

4 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 2 Realizzazione della risposta all interruzione (1) In cosa differisce la risposta all interruzione dalla chiamata di procedura? Realizzazione della risposta all interruzione (2) PROCEDURA IN ESECUZIONE RISPOSTA ALL INTERRUZIONE... /* esegue operazioni /* del programma in esecuzione /* lo hardware salva lo stato /* del processore e disabilita /* le interruzioni /* salva il contesto della /* procedura in esecuzione PUSH ALL /* crea le variabili locali /* esegue la risposta all interruzione Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 4

5 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 2 Realizzazione della risposta all interruzione (2) PROCEDURA IN ESECUZIONE RISPOSTA ALL INTERRUZIONE /* rimuove le variabili locali /* ripristina il contesto della /* procedura in esecuzione POP ALL /* lo hardware ripristina lo stato /* del processore e riabilita /* le interruzioni /* continua l esecuzione In sintesi Esecuzione della chiamata di procedura Gestione dei valori ritornati da una procedura Esecuzione della risposta alle interruzioni FINE Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 5

6 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Lezione 3 Memoria Sistemi Operativi I Modulo 1 - Architettura del Calcolatore Unità didattica 1 - Architettura e funzionamento dei sistemi di elaborazione Vincenzo Piuri Università degli Studi di Milano - SSRI - CDL ONLINE Sommario Memorie Registri del processore Memoria cache Memoria centrale Memoria di massa (dischi, nastri) Gerarchia di memoria Caching Protezione della memoria Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 1

7 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Registri del processore Accesso estremamente rapido Accesso diretto Capacità molto ridotta Memoria cache Accesso molto rapido Capacità ridotta Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 2

8 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Memoria centrale Accesso rapido Accesso diretto Capacità limitata Memoria di massa: dischi magnetici Tempo di accesso medio Accesso diretto o sequenziale Capacità ampia Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 3

9 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Memoria di massa: dischi ottici CD-ROM CD-ROM scrivibili DVD Accesso lento Accesso diretto o sequenziale Capacità molto ampia Memoria di massa: nastri magnetici Dispositivi di back up: nastri magnetici, cassette Accesso molto lento Accesso sequenziale Capacità estremamente ampia Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 4

10 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Gerarchia di memoria Caching Copia di porzioni di memoria in dispositivo di memoria ad accesso molto più rapido Caricamento e scaricamento Coerenza (consistenza) Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 5

11 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Multiprogrammazione Protezione della memoria Confinamento degli accessi alla memoria Protezione in registri implicita con il cambiamento del programma in esecuzione cache implicita nella struttura e nei meccanismi hardware di gestione memoria centrale dispositivo dedicato (Memory Management Unit) memoria di massa nella gestione del file system Protezione della memoria centrale Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 6

12 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 3 Tipi e caratteristiche delle memorie In sintesi Gerarchie di memoria Caching Protezione della memoria FINE Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 7

13 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 4 Lezione 4 Connessione delle periferiche Sistemi Operativi I Modulo 1 - Architettura del Calcolatore Unità didattica 1 - Architettura e funzionamento dei sistemi di elaborazione Vincenzo Piuri Università degli Studi di Milano - SSRI - CDL ONLINE Sommario Connessione tra calcolatore e periferiche Canale di comunicazione Interfaccia nell unità centrale Funzionamento dell interfaccia nell unità centrale Modalità di trasferimento dei dati con le periferiche Gestione del canale di comunicazione Gestione delle periferiche Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 1

14 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 4 Canale di comunicazione Interfaccia nell unità centrale Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 2

15 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 4 Controllo dell interfaccia nell unità centrale (1) Attesa attiva Controllo dell interfaccia nell unità centrale (2) Interruzione Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 3

16 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 4 Trasferimento dati Trasferimento dati tra CPU e interfaccia della periferica nell unità centrale A parole A blocchi Periferica mappata in memoria Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 4

17 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 4 Gestione del canale di comunicazione Controllo nell interfaccia dell unità centrale Controllo nella periferica Gestione della periferica Controllo del dispositivo fisico Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 5

18 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 4 In sintesi Architettura della connessione delle periferiche Canale di comunicazione Gestione dell interfaccia con le periferiche: attesa attiva interruzione Modalità di trasferimento dei dati con l interfaccia: a parole a blocchi (DMA) Gestione del canale di comunicazione Gestione della periferica FINE Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 6

19 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 5 Lezione 5 Reti informatiche: architetture e funzionamento Sistemi Operativi I Modulo 1 - Architettura del Calcolatore Unità didattica 1 - Architettura e funzionamento dei sistemi di elaborazione Vincenzo Piuri Università degli Studi di Milano - SSRI - CDL ONLINE Sommario Architetture delle reti informatiche Tecnologie Interfaccia di connessione alla rete Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 1

20 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 5 Reti locali e reti geografiche Rete geografica Rete locale Topologie delle reti Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 2

21 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 5 Tecnologie e standard per le reti locali Reti a bus Ethernet, Ethernet 10BaseT, Ethernet 100BaseT, Ethernet Gigabit Reti ad anello Token Ring, FDDI Reti a stella Cablaggio strutturato Reti wireless Bluetooth, WiFi Interfaccia nell unità centrale Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 3

22 Modulo 1 U.D. 1 Lez. 5 La rete come periferica complessa In sintesi Reti informatiche: tipologie topologie tecnologie e standard Connessione di un calcolatore alla rete: la rete vista come periferica complessa FINE Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 4

23 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Lezione 6 Classificazione dei sistemi di elaborazione Sistemi Operativi I Modulo 1 - Architettura del Calcolatore Unità didattica 1 - Architettura e funzionamento dei sistemi di elaborazione Vincenzo Piuri Università degli Studi di Milano - SSRI - CDL ONLINE Tipologie dei sistemi di elaborazione Mainframe Minicomputer Workstation Personal computer Computer palmare Sistema di elaborazione in tempo reale Sistema dedicato (embedded system) Sistema multimediale Sistema multiprocessore Cluster Sistema distribuito Caratteristiche delle famiglie di sistemi di elaborazione Sommario Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 1

24 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Mainframe (1) Architettura orientata all elaborazione di lavori non interattivi (job) processore, memoria centrale, nastri/dischi, stampanti Elaborazione a lotti (batch) Sistemi monoprogrammati CPU sottoutilizzata Sistemi multiprogrammati memoria centrale ripartita tra job (multiprogrammazione) condivisione CPU (multiprocessing) Mainframe (2) Architettura orientata a supportare molti utenti operanti contemporaneamente CPU, memoria centrale, terminali, nastri/dischi, stampanti Elaborazione contemporanea di flussi di attività (processi) Sistemi interattivi multiutente ripartizione memoria tra processi (multiprogrammazione) condivisione CPU (multiprocessing) gestione CPU in condivisione di tempo (time sharing) Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 2

25 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Minicomputer Riduzione di scala dei mainframe per soddisfare le esigenze di piccoli gruppi di utenti a costi contenuti Sistemi dipartimentali Sistemi interattivi multiutente ripartizione memoria tra processi (multiprogrammazione) condivisione CPU (multiprocessing) gestione CPU in condivisione di tempo (time sharing) Workstation Riduzione di scala dei minicomputer per soddisfare le esigenze di un utente sofisticato a costi contenuti Sistemi desktop con grafica e dispositivi per l interazione avanzata e l elaborazione intensiva Sistemi interattivi multiprocesso ripartizione memoria tra processi (multiprogrammazione) condivisione CPU (multiprocessing) gestione CPU in condivisione di tempo (time sharing) Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 3

26 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Personal computer Potenziamento dei terminali interattivi per supportare interazione evoluta con sistemi centrali piccole attività di elaborazione locale Sistemi desktop con grafica e dispositivi per interazione avanzata Sistemi interattivi multiprocesso ripartizione memoria tra processi (multiprogrammazione) condivisione CPU (multiprocessing) gestione CPU in condivisione di tempo (time sharing) Computer palmare Sistemi di elaborazione portatili e di dimensioni estremamente ridotte, orientati al supporto di attività personali (personal digital assistant) sistemi palmari telefoni cellulari Sistemi interattivi multiprocesso con ridotto consumo di potenza e basso numero di processi Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 4

27 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Sistema di elaborazione in tempo reale Sistemi orientati ad applicazioni in tempo reale controllo di processi industriali controllo di sistemi complessi sistemi di automazione industriale sistemi di automazione della casa sistemi biomedicali sistemi per le telecomunicazioni Risposta agli eventi in tempi brevi sistemi in tempo reale stretto (hard real-time) sistemi in tempo reale lasco (soft real-time) Architettura con capacità di scambiare segnali con il mondo esterno (ad esempio: schede di acquisizione segnali, schede di acquisizione immagini, schede di attuazione controlli) Sistema dedicato Sistemi di elaborazione dedicati a supportare una sola applicazione (ad esempio: elettrodomestici, sistemi hi-fi, motore automobile, sistemi biomedicali, protesi, ) Architettura usualmente con ridotte caratteristiche di prestazioni computazionali, memoria e periferiche Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 5

28 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Sistema multimediale Personal computer o computer palmare con supporti avanzati per l interazione multimediale Sistemi interattivi multiprocesso ripartizione memoria tra processi (multiprogrammazione) condivisione CPU (multiprocessing) gestione CPU in condivisione di tempo (time sharing) Sistema multiprocessore Architettura con più processori strettamente connessi capacità di elaborazione economie di scala sulle periferiche affidabilità del sistema in caso di guasti Attività dei processori identiche (sistema multiprocessore simmetrico) specializzate (sistema multiprocessore asimmetrico) Sistemi interattivi multiutente Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 6

29 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 Cluster Architettura con più computer fortemente connessi capacità di elaborazione economie di scala sulle periferiche affidabilità del sistema in caso di guasti usando computer disponibili sul mercato Sistemi interattivi multiutente Sistema distribuito Architettura con più computer lascamente connessi capacità di elaborazione economie di scala sulle periferiche affidabilità del sistema in caso di guasti usando computer disponibili sul mercato Sistemi interattivi multiutente Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 7

30 Modulo 1 U.D.1 Lez. 6 In sintesi Abbiamo visto: tipologie di sistemi di elaborazione caratteristiche dei vari tipi di sistemi di elaborazione Ricordiamo: caratteristiche dei sistemi di elaborazione e delle relative applicazioni poiché definiscono caratteristiche dei loro sistemi operativi FINE Vincenzo Piuri Sistemi Operativi 1 8